北京地铁暗挖区间隧道地表沉降控制方案研究

1、北京地铁暗挖区间隧道地表沉降控制方案研究摘要:结合详细工程的概况,分析了区间隧道施工对楼群的不利影响,采用有限元方法进展模拟,对可行的几种加固方案进展比较,从而选择出最优加固方案,以指导施工。关键词:区间隧道,加固方案,地表沉降,监控量测引言北京地铁10号线劲松站至终点站区间隧道周围条件极为复杂,尤其是要近间隔 穿越几栋居民楼,最高的有16层、最低的有3层,在复杂的地质条件下施工必须确保居民楼的绝对平安,而且做到施工期间不扰民,因此,平安保障措施必须绝对可靠,决定对靠近居民楼的区间隧道采用人工挖孔桩加固,以下就几种加固方案的加固效果进展研究,选取最优加固方案。1工程概况1.1工程地质及水文地质

2、条件该区间隧道穿越地段地表主要为东三环东侧辅道路面,沿线的建筑物主要有农光里小区(3栋永6,1栋永3)、内燃机厂农光里宿舍(1栋永6,1栋永5,1栋永15)、龙辉大厦(永16),高层建筑距地铁最近间隔 为4.36.55,受地铁影响大。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道顶部覆土厚度为1317。该区间主要由人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚世冲洪积层组成。区间线路均在第四纪地层中穿过,隧道洞身主要穿过地层为中粗砂、粉质粘土、粉土、粉细中砂。勘测深度范围内测量到三层地下水,第一层为上层滞水,水位埋深5.7;第二层为潜水,水位埋深11.813.0;第三层为层间潜水,水位埋深19.721.8。1

3、.2周围环境状况劲终区间靠近居民楼段隧道为一大跨隧道和小段面隧道两条隧道,其中居民楼在大段面隧道一侧,小段面隧道施工采用台阶法,大段面隧道采用双侧壁导坑法施工。典型段面开挖宽度为14.428,开挖高度为9.18,支护形式为复合式衬砌。2区间隧道施工对楼群的不利影响由于暗挖隧道开挖跨度达14,覆土仅为1倍洞径左右(1317),上覆地层难以形成承载拱,上覆土柱荷载较大。区间隧道施工对高层居民楼平安是不利的,主要表如今1:1)区间隧道跨度大,采用双侧壁导坑法施工1,施工步骤多加之需降水,造成对楼房根底地层的屡次扰动,如没有稳妥可靠的技术措施保证,叠加后可能产生超量的不均匀沉降,给楼房的平安带来致命的

4、危害。2)区间隧道,在初支施工过程中随着开挖在楼房静载作用下土层应力释放,引起的土体程度位移,使楼房根底产生不均匀沉降3。转贴于论文联盟.ll.3加固方案为了控制开挖引起的地表沉降,防止对附近的居民楼造成影响,决定采取以下三种方案进展加固,为了研究各方案的加固效果,决定采用有限元进展模拟,找出最正确加固方案,并提出建议。1)在靠近房屋一侧施作直径0.8,间距1.2的隔离桩。2)在靠近房屋一侧施作直径1,间距1.2的隔离桩。3)在靠近房屋一侧施作直径1,间距1.2的隔离桩,并对左右线隧道之间的土体进展注浆加固改良(水泥浆或水泥砂浆),同时对靠近住宅一侧的土体进展注浆加固改良。4加固方案的数值模拟

5、4.1计算模型采用平面三角形单元,隔离桩用梁单元模拟,其他均采用实体单元进展模拟,小导管加固地层,加固厚度取20,地面活载和房屋荷载均取20,计算范围两边均取两隧道最外侧间隔 的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍间隔 ,拱顶以上取到地表。加固挖孔桩位置在右侧隧道边墙外3.5处,桩长取隧道底部以下3.5,房屋位置设想隧道边墙外4处。采用同济曙光有限元计算软件进展分析。计算参数取值如表1所示。4.2计算结果计算时先采用台阶法开挖右洞,然后采用双侧壁导坑法开挖左洞。共设6个开挖步,15个增量步。4.3结果分析1)不加固从计算结果可以得出,加固前房屋所处位置处地表位移(节点113,357,770,1174

6、,1415,1697)竖直位移最大值为-30.2(节点1174),最小值为-19.5(节点113),高差为10.7,平均值为-25.6,最大程度位移为16(节点113),楼房前点竖直位移超过了30,产生了不均匀沉降,可能危及楼房平安,因此需要加固。2)(0.81.2)桩加固和边墙同时加固从计算结果可以得出,加固后房屋所处位置处地表位移(节点314,812,1378,1948,2397,2809)竖直位移最大值为-30.6(节点1948),最小值为-9.8(节点314),高差为20.8,平均值为-24.77,最大程度位移为12.2(节点314),从节点位移可以看出加固后,地表沉降值稍有增大,程度

7、位移增大到12.2。但房屋所处位置沉降曲线比较缓和,沉降比较均匀。3)(11.2)桩加固和边墙同时加固从计算结果可以得出加固后房屋所处位置处地表位移(节点314,812,1378,1948,2397,2809),竖直位移最大值为-27.5(节点1948),最小值为-8.9(节点314),高差为18.6,平均值为-22.1,最大程度位移为10.9(节点2809),从节点位移可以看出加固后,地表沉降值减小,程度位移减小到8.9。房屋所处位置沉降曲线比较缓和,沉降比较均匀。总之,(11.2)桩加固和边墙同时加固的效果最好,其一地表沉降明显减小,其二楼房所处位置地表不均匀沉降大大减小;加固后改变了边墙

8、的材料特性,进步了土体强度,有利于隧道的稳定。5结论与建议从计算结果分析,(11.2)桩加固和边墙同时加固的加固效果明显,房屋受到影响较小,比较平安。但施工过程的影响因素较多,所以其实际的位移难以预测,这和施工有较大关系,因此施工中应特别注意监控量测。从计算结果看防止房屋破坏的目的根本到达,但从施工模拟可以看出,左洞开挖的地表沉降较大,因此施工中应加强支护,同时施工中要及时形成封闭面,注意各施工环节之间的衔接,尽量控制地表沉降。建议施工时将超前支护(小导管注浆)改为大管棚注浆超前预支护,同时管棚每段长度不宜过长。施工中在扩大跨度的施工步中竖直位移增加较多,建议注意加强支护;还有采用双侧壁导坑法施工时,竖撑的撤除往往造成较大的竖直位移,且是影响地表沉降量的主要因素,因此,在这一环节的施工应多加注意。最后,对房屋地基沉降必须进展监控量测,注意位移的变化,出现较大沉降时及时改变